JPWO2018083758A1 - Generator motor control device and generator motor control method - Google Patents

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Abstract

電機子巻線と界磁巻線とを有する発電電動機の制御装置であって、電機子巻線への通電を行うブリッジ回路と、界磁巻線への通電を行う界磁回路と、ブリッジ回路および界磁回路の通電制御を行う通電制御装置とを備え、通電制御装置は、外部指令に従って、発電モードと駆動モードの切り替えを行って前記発電電動機の制御を行う際に、界磁巻線への通電量の制御を行うとともに、界磁電流の変動を補償するように電機子巻線への通電量のベクトル制御を行う。A control device for a generator motor having an armature winding and a field winding, a bridge circuit for energizing the armature winding, a field circuit for energizing the field winding, and a bridge circuit And an energization control device that controls energization of the field circuit, and the energization control device switches the power generation mode and the drive mode in accordance with an external command to control the generator motor to the field winding. And the vector control of the energization amount to the armature winding so as to compensate the fluctuation of the field current.

Description

本発明は、主に車両に搭載され、エンジンの始動やトルクアシスト時には電動機として動作するとともに、始動後には発電機としても動作する電機子巻線および界磁巻線を有する発電電動機の制御装置および発電電動機の制御方法に関するものである。   The present invention is mainly mounted on a vehicle, and operates as a motor at the time of engine startup or torque assist, and also operates as a generator after startup, and a control device for a generator motor having an armature winding and a field winding. The present invention relates to a method for controlling a generator motor.

近年、燃費の向上や、環境基準への適合を目的として、発電電動機を搭載し、車両の停止時にエンジンを停止させ、発進時に再始動を行う、いわゆるアイドルストップを行う車両が開発されている。このような車両用の発電電動機は、小型、低コスト、高トルクが求められる。このため、車両用の発電電動機としては、巻線界磁式発電電動機を用いることが多い。   In recent years, for the purpose of improving fuel efficiency and conforming to environmental standards, vehicles have been developed that are equipped with a generator motor, stop the engine when the vehicle stops, and perform so-called idle stop that restarts when starting. Such a vehicular generator motor is required to be small in size, low in cost and high in torque. For this reason, a winding field type generator motor is often used as a generator motor for a vehicle.

車両用の発電電動機は、一般的に、界磁巻線への通電量のみを制御し、電機子巻線の通電量は制御せずに、ダイオード整流することによって直流電流を車両へと供給する発電モードと、界磁巻線への通電量を制御するとともに電機子巻線への通電量をベクトル制御することで駆動トルクを発生させる駆動モードと、を切り替えながら動作する。   In general, a generator motor for a vehicle controls only the energization amount to the field winding, and supplies a direct current to the vehicle by diode rectification without controlling the energization amount of the armature winding. It operates while switching between a power generation mode and a drive mode in which a drive torque is generated by controlling the energization amount to the field winding and vector-controlling the energization amount to the armature winding.

このような動作を行う界磁巻線式発電電動機は、電機子巻線に大電流を流す必要がある。このため、車両用の界磁巻線式発電電動機は、電機子巻線のインダクタンスに比べ、界磁巻線のインダクタンスが大きく設計される。この結果、界磁電流の時定数が電機子電流の時定数に比べて大きい。従って、電機子巻線と界磁巻線への通電指令を同時に変化させると、電機子電流の応答速度に対して界磁電流の応答速度が遅く、界磁電流指令値と実際の界磁電流との間に差異が生じる。   A field winding generator motor that performs such an operation needs to pass a large current through the armature winding. For this reason, the field winding generator motor for a vehicle is designed such that the inductance of the field winding is larger than the inductance of the armature winding. As a result, the time constant of the field current is larger than the time constant of the armature current. Therefore, if the energization command to the armature winding and the field winding is changed simultaneously, the response speed of the field current is slower than the response speed of the armature current, and the field current command value and the actual field current There is a difference between

発電モードと駆動モードの切り替えが行われる際に、このような界磁電流の応答遅れが生じた場合には、発電側から駆動側、あるいは駆動側から発電側へと切り替わる前後のトルクの大きさを制御できない。この結果、意図せぬトルクが発生して、ベルトやエンジンに対し過大な力がかかり、ベルトの摩耗やエンジン制御の不安定化を引き起こすことがある。   When such a field current response delay occurs when switching between power generation mode and drive mode, the magnitude of torque before and after switching from the power generation side to the drive side or from the drive side to the power generation side Cannot be controlled. As a result, an unintended torque is generated, an excessive force is applied to the belt and the engine, and the belt may be worn and engine control may become unstable.

このような問題に対し、発電モードと駆動モードとの切り替え過程に、目標トルクをゼロとする期間を設けることで、急激なトルク変動を抑制し、ベルトの摩耗を防ぎ、乗り心地を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   To solve such problems, a technology that suppresses sudden torque fluctuation, prevents belt wear, and improves riding comfort by providing a period in which the target torque is zero in the process of switching between power generation mode and drive mode. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2015−67225号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-67225

しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
このような制御を行った場合、モードを素早く切り替えたいとき、例えば、エンジンのクランキングのために駆動を行った後、バッテリ電圧の低下を抑えるために即座に発電を行いたい場合などには、目標トルクがゼロとなる期間中は、発電を行うことができない。この結果、車両の電気負荷の制御に影響を及ぼす可能性がある。
However, the prior art has the following problems.
When such control is performed, when it is desired to quickly switch modes, for example, when driving for engine cranking and then immediately generating power to suppress a decrease in battery voltage, Electric power cannot be generated during the period when the target torque is zero. As a result, the control of the electric load of the vehicle may be affected.

このように、特許文献1による切り替え制御は、駆動停止後、次のモードに迅速に遷移できないという課題がある。   As described above, the switching control according to Patent Document 1 has a problem that it cannot quickly shift to the next mode after the drive is stopped.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、発電モードと駆動モードとの切り替え時における急激なトルク変動を抑え、界磁電流の時定数に制限されることなく、迅速にモード遷移を行うことのできる発電電動機の制御装置および発電電動機の制御方法を得ることを目的とする。   The present invention was made to solve the above-described problems, suppresses a rapid torque fluctuation at the time of switching between the power generation mode and the drive mode, and is not limited to the time constant of the field current, It is an object of the present invention to obtain a generator motor control device and a generator motor control method capable of quickly changing modes.

本発明に係る発電電動機の制御装置は、電機子巻線と界磁巻線とを有する発電電動機の制御装置であって、正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成され、電機子巻線への通電を行うブリッジ回路と、界磁巻線への通電を行う界磁回路と、ブリッジ回路および界磁回路の通電制御を行う通電制御装置とを備え、発電電動機は、車両からトルクを供給されて発電し、車両電気負荷への電力供給およびバッテリへの充電を行う発電モードと、バッテリから電力を供給されて駆動トルクを発生させ、エンジンの再始動およびアシストを行う駆動モードと、の2つのモードを有しており、通電制御装置は、外部指令に従って、発電モードと駆動モードとのモード切り替えを行う際に、界磁巻線への通電量の制御を行うとともに、界磁巻線に流れる界磁電流の変動を補償するように電機子巻線への通電量のベクトル制御を行うものである。   A control device for a generator motor according to the present invention is a control device for a generator motor having an armature winding and a field winding, and includes a switching element for a positive arm and a switching element for a negative arm, A bridge circuit that energizes the armature winding, a field circuit that energizes the field winding, and an energization control device that controls energization of the bridge circuit and the field circuit. A power generation mode that generates power by supplying torque from the vehicle and supplies power to the vehicle electrical load and charges the battery, and a drive mode that restarts and assists the engine by generating drive torque by supplying power from the battery The energization control device controls the energization amount to the field winding when switching between the power generation mode and the drive mode in accordance with an external command. Together, and it performs vector control of the energization amount of the armature winding to compensate for variations of the field current flowing through the field winding.

また、本発明に係る発電電動機の制御方法は、電機子巻線と界磁巻線とを備えて構成された界磁巻線型発電電動機の制御に適用され、車両からトルクを供給されて発電し、車両電気負荷への電力供給およびバッテリへの充電を行う発電モードと、バッテリから電力を供給されて駆動トルクを発生させ、エンジンの再始動およびアシストを行う駆動モードと、の2つのモードの切り替え制御を通電制御装置により実行する際の発電電動機の制御方法であって、通電制御装置において、外部指令に従って、発電モードと駆動モードとのモード切り替えを行う際に、界磁巻線への通電量の制御を実行する第1ステップと、第1ステップによる制御と併行して、界磁巻線に流れる界磁電流の変動を補償するように電機子巻線への通電量のベクトル制御を行う第2ステップとを有するものである。   Further, the generator motor control method according to the present invention is applied to control of a field winding type generator motor including an armature winding and a field winding, and is supplied with torque from a vehicle to generate power. Switching between two modes: a power generation mode for supplying power to the vehicle electrical load and charging the battery, and a drive mode for generating driving torque when power is supplied from the battery to restart and assist the engine A method of controlling a generator motor when control is performed by an energization control device, wherein the energization control device performs an energization amount to a field winding when switching between a power generation mode and a drive mode according to an external command. In parallel with the control in the first step and the control in the first step, the vector control of the energization amount to the armature winding so as to compensate the fluctuation of the field current flowing in the field winding In which a second step of performing.

本発明によれば、発電電動機の発電モードと駆動モードの切り替え時においては、界磁巻線に流れる界磁電流をゼロにすることなく、電機子巻線の通電量を制御する構成を備えている。この結果、発電モードと駆動モードとの切り替え時における急激なトルク変動を抑え、界磁電流の時定数に制限されることなく、迅速にモード遷移を行うことのできる発電電動機の制御装置および発電電動機の制御方法を得ることができる。   According to the present invention, at the time of switching between the power generation mode and the drive mode of the generator motor, there is provided a configuration for controlling the energization amount of the armature winding without setting the field current flowing in the field winding to zero. Yes. As a result, a control device for a generator motor and a generator motor that can suppress a rapid torque fluctuation at the time of switching between the power generation mode and the drive mode, and can perform mode transition quickly without being limited by the time constant of the field current. The control method can be obtained.

本発明の実施の形態1における巻線界磁型の発電電動機の制御装置を車両に搭載した場合のシステム全体の構成図である。It is a block diagram of the whole system at the time of mounting the control apparatus of the winding field type generator motor in Embodiment 1 of this invention in a vehicle. 本発明の実施の形態1における発電電動機102の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the generator motor 102 in Embodiment 1 of this invention. 従来の発電電動機の制御装置において、駆動モードから発電モードへの切り替え動作を行った際の各部の値の時間遷移を示した図である。It is the figure which showed the time transition of the value of each part at the time of switching operation from drive mode to power generation mode in the conventional generator motor control apparatus. 本発明の実施の形態1に係る発電電動機の制御装置において、駆動モードから発電モードへの切り替え動作を行った際の各部の値の時間遷移を示した図である。It is the figure which showed the time transition of the value of each part at the time of switching operation from a drive mode to a power generation mode in the control apparatus of the generator motor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る発電電動機の制御装置において、駆動モードから発電モードへの切り替え動作を行った際の各部の値の時間遷移を示した図である。It is the figure which showed the time transition of the value of each part at the time of switching operation from drive mode to power generation mode in the control apparatus of the generator motor which concerns on Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明の発電電動機の制御装置および発電電動機の制御方法の好適な実施の形態につき、図面を用いて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a generator motor control device and a generator motor control method of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における巻線界磁型の発電電動機の制御装置を車両に搭載した場合のシステム全体の構成図である。図1において、車両用内燃機関101は、シャフトあるいはプーリおよびベルトを介した動力伝達部104によって発電電動機102とトルクを授受可能な状態で結合されている。また、発電電動機102は、バッテリ、あるいはキャパシタ103と電気的に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of the entire system when a control device for a winding field type generator motor according to Embodiment 1 of the present invention is mounted on a vehicle. In FIG. 1, a vehicular internal combustion engine 101 is coupled to a generator motor 102 in a state where torque can be transmitted and received by a power transmission unit 104 via a shaft or pulley and a belt. The generator motor 102 is electrically connected to a battery or a capacitor 103.

発電電動機102は、図1では省略している上位のエンジン制御装置からの指令に従い、車両用内燃機関101を始動および補助する電動機として動作する駆動モードと、車両の電気負荷に電力を供給またはバッテリ103を充電する発電機として動作する発電モードとを有している。   The generator motor 102 supplies power to the electric load of the vehicle, or a battery that operates as a motor for starting and assisting the vehicle internal combustion engine 101 in accordance with a command from a host engine control device that is omitted in FIG. And a power generation mode that operates as a power generator for charging 103.

なお、バッテリあるいはキャパシタは、他の車両負荷と共用するものであってもよく、また、発電電動機102に専用のものであってもよい。   The battery or capacitor may be shared with other vehicle loads, or may be dedicated to the generator motor 102.

図2は、本発明の実施の形態1における発電電動機102の構成を示すブロック図である。図2において、発電電動機102は、回転電機200、通電制御装置210、ブリッジ回路220、および界磁回路230を含んで構成されている。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the generator motor 102 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the generator motor 102 includes a rotating electric machine 200, an energization control device 210, a bridge circuit 220, and a field circuit 230.

通電制御装置210によってブリッジ回路220および界磁回路230の制御が行われ、回転電機200の電機子巻線201および界磁巻線202への通電がなされることにより、発電電動機102の電動機としての機能、および発電機としての機能が実現される。   The energization control device 210 controls the bridge circuit 220 and the field circuit 230 and energizes the armature winding 201 and the field winding 202 of the rotating electrical machine 200, whereby the generator motor 102 serves as an electric motor. Functions and functions as a generator are realized.

回転電機200は、電機子巻線201と界磁巻線202を有し、各巻線が通電されることによって、内燃機関101の始動および補助を行うトルクを発生し、または、バッテリを充電する電流を発生する。回転電機200は、さらに、エンコーダやレゾルバといった回転位置センサ203を内蔵する。   The rotating electrical machine 200 has an armature winding 201 and a field winding 202, and when each winding is energized, it generates torque for starting and assisting the internal combustion engine 101, or current for charging the battery. Is generated. The rotating electrical machine 200 further includes a rotational position sensor 203 such as an encoder or a resolver.

ブリッジ回路220は、三相インバータ回路、三相ブリッジ整流回路、および電機子電流センサ227a〜227cを含んで構成されている。三相インバータ回路は、MOSFETあるいはIGBTなどのスイッチング素子からなる上アームスイッチング素子223a〜223c、および下アームスイッチング素子224a〜224cが三相ブリッジ接続されて構成されている。   The bridge circuit 220 includes a three-phase inverter circuit, a three-phase bridge rectifier circuit, and armature current sensors 227a to 227c. The three-phase inverter circuit is configured by three-phase bridge connection of upper arm switching elements 223a to 223c and lower arm switching elements 224a to 224c, which are switching elements such as MOSFETs or IGBTs.

また、三相ブリッジ整流回路は、各スイッチング素子に対し逆並列に接続された、上アームダイオード225a〜225c、および下アームダイオード226a〜226cで構成されている。そして、電機子電流センサ227a〜227cは、各相から電機子巻線201へと流れる電機子電流を検出する。   The three-phase bridge rectifier circuit includes upper arm diodes 225a to 225c and lower arm diodes 226a to 226c that are connected in antiparallel to the switching elements. The armature current sensors 227a to 227c detect the armature current flowing from each phase to the armature winding 201.

通電制御装置210は、通電信号に従って、ブリッジ回路220を構成する各スイッチング素子のオンオフ制御を実行し、電機子巻線201への通電制御を行う。   The energization control device 210 performs on / off control of each switching element constituting the bridge circuit 220 according to the energization signal, and performs energization control to the armature winding 201.

なお、図2においては、上アームダイオード225a〜225c、および下アームダイオード226a〜226cを独立した素子として記述した。しかしながら、上アームスイッチング素子223a〜223c、および下アームスイッチング素子224a〜224cの内部に存在する寄生ダイオードを、これらのダイオードの代わりとして利用してもよい。   In FIG. 2, the upper arm diodes 225a to 225c and the lower arm diodes 226a to 226c are described as independent elements. However, parasitic diodes existing inside the upper arm switching elements 223a to 223c and the lower arm switching elements 224a to 224c may be used in place of these diodes.

また、界磁回路230は、上アームスイッチング素子231、および下アームスイッチング素子232と、界磁巻線202を流れる電流を検出する界磁電流センサ233によって構成されている。そして、通電制御装置210は、通電信号に従って、界磁回路230を構成する各スイッチング素子のオンオフ制御を実行し、界磁巻線202への通電制御を行う。   The field circuit 230 includes an upper arm switching element 231, a lower arm switching element 232, and a field current sensor 233 that detects a current flowing through the field winding 202. Then, the energization control device 210 performs on / off control of each switching element constituting the field circuit 230 in accordance with the energization signal, and performs energization control to the field winding 202.

なお、図2においては、回転電機200を三相の電機子巻線201と界磁巻線202とを有する三相巻線界磁型交流回転電機として例示している。ただし、巻線界磁型交流回転電機の巻線方式や相数は、この図2の構成と異なっていてもよい。   In FIG. 2, the rotary electric machine 200 is illustrated as a three-phase winding field AC rotary electric machine having a three-phase armature winding 201 and a field winding 202. However, the winding method and the number of phases of the wound field type AC rotating electric machine may be different from the configuration of FIG.

続いて、本発明における発電電動機の制御装置のモード切り替え時の動作について、図面を用いて詳細に説明する。発電電動機がエンジンの再始動やトルクアシストのために駆動モードで動作中に、上位のエンジン制御装置から発電モード指令が与えられた場合を考える。   Next, the operation at the time of mode switching of the generator motor control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Consider a case where a power generation mode command is given from a host engine control device while the generator motor is operating in the drive mode for engine restart or torque assist.

この場合、通電制御装置210は、上位のエンジン制御装置から与えられるトルク指令TRQref、制御状態であるB端子電圧VB、および回転速度NMGに基づいて、発電モードにおける制御指令値を計算する。   In this case, the power supply control device 210 calculates a control command value in the power generation mode based on the torque command TRQref given from the host engine control device, the B terminal voltage VB in the control state, and the rotational speed NMG.

ここで、本実施の形態1においては、駆動モードから発電モードへのモード切り替え時に、電機子巻線201への通電を停止せず、電機子電流のベクトル制御を継続する点に技術的特徴を有している。   Here, the first embodiment has a technical feature in that the armature current vector control is continued without stopping energization to the armature winding 201 when the mode is switched from the drive mode to the power generation mode. Have.

図3は、従来の発電電動機の制御装置において、駆動モードから発電モードへの切り替え動作を行った際の各部の値の時間遷移を示した図である。これに対して、図4は、本発明の実施の形態1に係る発電電動機の制御装置において、駆動モードから発電モードへの切り替え動作を行った際の各部の値の時間遷移を示した図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a time transition of values of respective units when a switching operation from the drive mode to the power generation mode is performed in the conventional generator motor control device. On the other hand, FIG. 4 is a diagram showing the time transition of the value of each part when performing the switching operation from the drive mode to the power generation mode in the generator motor control device according to Embodiment 1 of the present invention. is there.

具体的には、図3、図4には、トルク、界磁電流、d軸電流、q軸電流に関して、指令値および発電電動機の出力値が示されている。   Specifically, FIGS. 3 and 4 show command values and generator motor output values for torque, field current, d-axis current, and q-axis current.

図3に示す従来のモード切り替え動作では、図3の時刻t2に相当する、駆動モードから発電モードへと切り替える瞬間に、電機子巻線への通電が停止されている。そのため、時刻t2以降において、界磁電流指令Ifrefに対する界磁電流Ifの遅れに起因したトルク誤差、すなわちトルク変動が生じている。   In the conventional mode switching operation shown in FIG. 3, the energization to the armature winding is stopped at the moment of switching from the drive mode to the power generation mode corresponding to time t2 in FIG. Therefore, after time t2, a torque error, that is, a torque fluctuation due to the delay of the field current If with respect to the field current command Ifref occurs.

一方、本実施の形態1のモード切り替え動作では、図4の時刻t2以降に相当する、発電モードへの切り替え後も、電機子巻線201への通電が継続されている。すなわち、通電制御装置210は、時刻t2以降も電機子電流を制御することで、発電トルクを制御している。   On the other hand, in the mode switching operation of the first embodiment, energization to the armature winding 201 is continued even after switching to the power generation mode, which corresponds to time t2 and after in FIG. That is, the energization control device 210 controls the power generation torque by controlling the armature current even after the time t2.

通電制御装置210は、界磁電流指令Ifrefに対する界磁電流Ifの遅れを補償するように、ブリッジ回路220に対してd軸電流指令Idrefおよびq軸電流指令Iqrefを与えることで、トルクの誤差を生じない制御を行うことができる。   The energization control device 210 provides the d-axis current command Idref and the q-axis current command Iqref to the bridge circuit 220 so as to compensate for the delay of the field current If with respect to the field current command Ifref, thereby reducing the torque error. Control that does not occur can be performed.

また、発電モードから駆動モードへとモード切り替えを行う際には、通電制御装置210は、駆動モード指令が与えられたときに、電機子電流のベクトル制御を開始する。このような制御により、通電制御装置210は、駆動モードから発電モードへの切り替え時と同様にして、界磁電流指令Ifrefに対する界磁電流Ifの遅れを補償するように、ブリッジ回路220に対してd軸電流指令Idrefおよびq軸電流指令Iqrefを与えることで、トルクの誤差を生じない制御を行うことができる。   Further, when the mode is switched from the power generation mode to the drive mode, the energization control device 210 starts vector control of the armature current when a drive mode command is given. By such control, the energization control device 210 controls the bridge circuit 220 so as to compensate for the delay of the field current If with respect to the field current command Ifref in the same manner as when switching from the drive mode to the power generation mode. By giving the d-axis current command Idref and the q-axis current command Iqref, it is possible to perform control without causing a torque error.

以上のように、実施の形態1によれば、発電トルク指令と現在の界磁電流をもとに、モード切り替え時に発生する界磁電流指令に対する界磁電流の遅れを補償するように、電機子巻線への通電量を制御する構成を備えている。この結果、界磁電流と界磁電流指令との差異によるトルク変動を抑えることが可能な発電電動機の制御装置を実現できる。   As described above, according to the first embodiment, the armature is compensated based on the generated torque command and the current field current so as to compensate for the delay of the field current with respect to the field current command generated at the time of mode switching. It has a configuration for controlling the energization amount to the winding. As a result, it is possible to realize a generator motor control device capable of suppressing torque fluctuation due to the difference between the field current and the field current command.

実施の形態2.
本実施の形態2では、先の実施の形態1と比較して、界磁電流指令が異なる具体例について説明する。なお、本実施の形態2における制御動作は、モード切り替え時の通電制御装置210の動作を除いては、先の実施の形態1と同様であり、相違点を中心に以下に説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, a specific example in which the field current command is different from that in the first embodiment will be described. The control operation in the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the operation of the energization control device 210 at the time of mode switching, and will be described below mainly on the differences.

図5は、本発明の実施の形態2に係る発電電動機の制御装置において、駆動モードから発電モードへの切り替え動作を行った際の各部の値の時間遷移を示した図である。具体的には、図5には、トルク、界磁電流、d軸電流、q軸電流に関して、指令値および発電電動機の出力値が示されている。   FIG. 5 is a diagram showing a time transition of values of respective units when a switching operation from the drive mode to the power generation mode is performed in the generator motor control device according to Embodiment 2 of the present invention. Specifically, FIG. 5 shows command values and generator motor output values for torque, field current, d-axis current, and q-axis current.

本実施の形態2における通電制御装置210は、駆動モードから発電モードへ切り替わる際の界磁電流指令Ifrefを、界磁巻線の時定数に合わせて変化させている点にさらなる技術的特徴を有している。そのため、界磁電流指令Ifrefと界磁電流Ifとの間に遅れは生じない。   The energization control device 210 according to the second embodiment has a further technical feature in that the field current command Ifref when switching from the drive mode to the power generation mode is changed in accordance with the time constant of the field winding. doing. Therefore, there is no delay between the field current command Ifref and the field current If.

さらに、本実施の形態2における通電制御装置210は、先の実施の形態1と同様に、発電トルク指令Trefと現在の界磁電流Ifをもとに、モード切り替え時に発生する界磁電流指令に対する界磁電流の遅れを補償するように、電機子巻線への通電量を制御している。   Further, the energization control device 210 according to the second embodiment, in the same way as the first embodiment, responds to the field current command generated at the time of mode switching based on the power generation torque command Tref and the current field current If. The amount of current supplied to the armature winding is controlled so as to compensate for the delay of the field current.

図5の具体例においては、時刻t2以降に相当する、発電モードへの切り替え後も、電機子巻線201への通電が継続されるように、通電制御装置210は、d軸電流指令Idrefおよびq軸電流指令Iqrefによって出力トルクを制御している。この結果、トルクの誤差を生じることもない。   In the specific example of FIG. 5, the energization control device 210 performs the d-axis current command Idref and the energization control so that the energization to the armature winding 201 is continued even after switching to the power generation mode, which corresponds to after the time t2. The output torque is controlled by the q-axis current command Iqref. As a result, no torque error occurs.

また、先の実施の形態1における図4と比較すると、図5における界磁電流は、駆動モードから発電モードへ切り替わる際の界磁電流指令Ifrefを、界磁巻線の時定数に合わせて変化させることで、結果的に、界磁電流がゼロとならないように制御されることで、結果的に、モード切り替え時、界磁電流がゼロとならないようにしながら、前記界磁回路への通電量の制御と電機子巻線への通電量のベクトル制御を行うことができる。   Compared with FIG. 4 in the first embodiment, the field current in FIG. 5 changes the field current command Ifref when switching from the drive mode to the power generation mode in accordance with the time constant of the field winding. As a result, the field current is controlled so as not to become zero, and as a result, the amount of energization to the field circuit is prevented while the field current is not zero when switching the mode. And the vector control of the energization amount to the armature winding.

以上のように、実施の形態2によれば、発電トルク指令現在の界磁電流をもとに、モード切り替え時に発生する界磁電流指令に対する界磁電流の遅れを補償するように、電機子巻線への通電量を制御する構成を備えている。さらに、実施の形態2では、モード切り替え時の界磁電流指令を、界磁巻線の時定数に合わせて変化させる構成を兼ね備えている。この結果、界磁電流と界磁電流指令との差異によるトルク変動を抑えることが可能な発電電動機の制御装置を実現できる。   As described above, according to the second embodiment, based on the current field current of the power generation torque command, the armature winding is compensated so as to compensate for the delay of the field current with respect to the field current command generated at the time of mode switching. It has a configuration for controlling the amount of current applied to the wire. Furthermore, the second embodiment also has a configuration in which the field current command at the time of mode switching is changed in accordance with the time constant of the field winding. As a result, it is possible to realize a generator motor control device capable of suppressing torque fluctuation due to the difference between the field current and the field current command.

なお、上述した実施の形態1および実施の形態2では、電機子電流のベクトル制御をd−q座標上で行うこととして説明した。しかしながら、本発明は、このようなd−q座標上の制御に限定されるものではなく、三相座標上、あるいはその他の回転座標上で制御を行ってもよい。   In the first and second embodiments described above, the armature current vector control is described as being performed on the dq coordinates. However, the present invention is not limited to such control on dq coordinates, and control may be performed on three-phase coordinates or other rotational coordinates.

また、上述した実施の形態1および実施の形態2では、トルクの変動が生じないように、界磁電流と電機子電流の制御を行う場合について説明した。これに対して、直量電流IDCの変動が生じないように、界磁電流と電機子電流の制御を行ってもよい。この場合にも、結果的に、モード切り替え時における急激なトルク変動を抑え、従来技術と比較してモード切り替えを迅速に行うという本願の目的を達成することが可能である。   Further, in the above-described first and second embodiments, the case where the field current and the armature current are controlled so as not to cause the torque fluctuation has been described. On the other hand, the field current and the armature current may be controlled so that the fluctuation of the direct current IDC does not occur. Also in this case, as a result, it is possible to achieve the object of the present application, in which rapid torque fluctuation at the time of mode switching is suppressed and mode switching is performed more quickly than in the prior art.

また、実施の形態2では、モード切り替え時の界磁電流指令を、界磁巻線の時定数に合わせて変化させる場合について説明したが、本発明は、このような界磁電流制御に限定されるものではない。モード切り替え時において、界磁巻線の時定数に合わせて界磁電流指令を変化させる代わりに、界磁電流がゼロとならないようにしながら、前記界磁回路への通電量の制御と電機子巻線への通電量のベクトル制御を行うことによっても、界磁電流指令と界磁電流との間の遅れを生じさせない効果を得ることができる。   In the second embodiment, the case where the field current command at the time of mode switching is changed in accordance with the time constant of the field winding has been described. However, the present invention is limited to such field current control. It is not something. At the time of mode switching, instead of changing the field current command in accordance with the time constant of the field winding, while controlling the amount of energization to the field circuit and armature winding while preventing the field current from becoming zero. The effect of preventing the delay between the field current command and the field current can also be obtained by performing the vector control of the energization amount to the line.

あるいは、モード切り替え時において、界磁巻線の時定数に合わせて界磁電流指令を変化させる代わりに、界磁電流を一定の値に固定されるようにして界磁巻線への通電量制御を行った上で、電機子巻線への通電量をベクトル制御することによっても、界磁電流指令と界磁電流との間の遅れを生じさせない効果を得ることができる。   Alternatively, when the mode is switched, instead of changing the field current command according to the time constant of the field winding, the field current is controlled at a fixed value so that the field current is fixed to a constant value. In addition, by performing vector control of the energization amount to the armature winding, it is possible to obtain an effect that does not cause a delay between the field current command and the field current.

101 車両用内燃機関、102 発電電動機、103 バッテリ(あるいはキャパシタ)、200 回転電機、201 電機子巻線、202 界磁巻線、203 回転位置センサ、210 通電制御装置、220 ブリッジ回路、223a〜223c 上アームスイッチング素子、224a〜224c 下アームスイッチング素子、225a〜225c 上アームダイオード、226a〜226c 下アームダイオード、227a〜c 電機子電流センサ、230 界磁回路、231、232 界磁回路スイッチング素子、233 界磁電流センサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Internal combustion engine for vehicles, 102 Generator motor, 103 Battery (or capacitor), 200 Rotating electric machine, 201 Armature winding, 202 Field winding, 203 Rotation position sensor, 210 Current supply control apparatus, 220 Bridge circuit, 223a-223c Upper arm switching element, 224a to 224c Lower arm switching element, 225a to 225c Upper arm diode, 226a to 226c Lower arm diode, 227a to c Armature current sensor, 230 Field circuit, 231, 232 Field circuit switching element, 233 Field current sensor.

Claims (5)

電機子巻線と界磁巻線とを有する発電電動機の制御装置であって、
正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成され、前記電機子巻線への通電を行うブリッジ回路と、
前記界磁巻線への通電を行う界磁回路と、
前記ブリッジ回路および前記界磁回路の通電制御を行う通電制御装置と
を備え、
前記発電電動機は、車両からトルクを供給されて発電し、車両電気負荷への電力供給およびバッテリへの充電を行う発電モードと、バッテリから電力を供給されて駆動トルクを発生させ、エンジンの再始動およびアシストを行う駆動モードと、の2つのモードを有しており、
前記通電制御装置は、外部指令に従って、前記発電モードと前記駆動モードとのモード切り替えを行う際に、前記界磁巻線への通電量の制御を行うとともに、前記界磁巻線に流れる界磁電流の変動を補償するように前記電機子巻線への通電量のベクトル制御を行う
発電電動機の制御装置。
A control device for a generator motor having an armature winding and a field winding,
A bridge circuit composed of a switching element of the positive arm and a switching element of the negative arm, and energizing the armature winding;
A field circuit for energizing the field winding;
An energization control device that performs energization control of the bridge circuit and the field circuit,
The generator motor is supplied with torque from the vehicle to generate electric power, and generates power by supplying electric power to the vehicle electrical load and charging the battery. And a driving mode for assisting, and two modes:
The energization control device controls the energization amount to the field winding and switches the field flowing in the field winding when switching between the power generation mode and the drive mode in accordance with an external command. A control device for a generator motor that performs vector control of an energization amount to the armature winding so as to compensate for fluctuations in current.
前記通電制御装置は、前記モード切り替えを行う際に、界磁電流指令を前記界磁巻線の時定数に合わせて変化させながら、前記界磁回路への通電量の制御と前記電機子巻線への通電量のベクトル制御を行う
請求項1に記載の発電電動機の制御装置。
The energization control device controls the amount of energization to the field circuit and the armature winding while changing the field current command according to the time constant of the field winding when performing the mode switching. The generator motor control device according to claim 1, wherein vector control of an energization amount is performed.
前記通電制御装置は、前記モード切り替えを行う際に、界磁電流がゼロとならないようにしながら、前記界磁回路への通電量の制御と前記電機子巻線への通電量のベクトル制御を行う
請求項1に記載の発電電動機の制御装置。
The energization control device controls the energization amount to the field circuit and the vector control of the energization amount to the armature winding while preventing the field current from becoming zero when performing the mode switching. The control apparatus of the generator motor of Claim 1.
前記通電制御装置は、前記モード切り替えを行う際に、界磁電流を一定の値に固定されるよう前記界磁巻線への通電量制御を行うとともに、前記電機子巻線への通電量をベクトル制御する
請求項1に記載の発電電動機の制御装置。
The energization control device controls the energization amount to the field winding so that the field current is fixed to a constant value when the mode is switched, and the energization amount to the armature winding is controlled. The generator motor control device according to claim 1, wherein vector control is performed.
電機子巻線と界磁巻線とを備えて構成された界磁巻線型発電電動機の制御に適用され、車両からトルクを供給されて発電し、車両電気負荷への電力供給およびバッテリへの充電を行う発電モードと、バッテリから電力を供給されて駆動トルクを発生させ、エンジンの再始動およびアシストを行う駆動モードと、の2つのモードの切り替え制御を通電制御装置により実行する際の発電電動機の制御方法であって、
前記通電制御装置において、外部指令に従って、前記発電モードと前記駆動モードとのモード切り替えを行う際に、
前記界磁巻線への通電量の制御を実行する第1ステップと、
前記第1ステップによる制御と併行して、前記界磁巻線に流れる界磁電流の変動を補償するように前記電機子巻線への通電量のベクトル制御を行う第2ステップと
を有する発電電動機の制御方法。
Applied to the control of a field winding type generator-motor that includes an armature winding and a field winding, and is supplied with torque from the vehicle to generate power, supply power to the vehicle electrical load, and charge the battery Of the generator motor when the energization control device performs switching control between the two modes: a power generation mode in which power is supplied from a battery to generate a drive torque by generating power and restarting and assisting the engine A control method,
In the energization control device, when performing mode switching between the power generation mode and the drive mode in accordance with an external command,
A first step of controlling the amount of current applied to the field winding;
In parallel with the control in the first step, the generator motor has a second step of performing vector control of the energization amount to the armature winding so as to compensate for fluctuations in the field current flowing in the field winding Control method.
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